(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに間隔（ｌ1−ｌ9）をもって配置されたマーキング（２，３，２５）を有する実量器（１）と、走査ヘッド（４）とを備え、実量器（１）および走査ヘッド（４）が移動方向（５）に沿って相対的に移動可能に配置されている、位置（ｘ）および速度（ｖ）の一方または両方を検出する測定装置であって、
走査ヘッド（４）は、移動方向（５）において第１のマーキング（２）に対する走査ヘッドの第１の間隔（ａ1）および移動方向（５）において第２のマーキング（３）に対する走査ヘッドの第２の間隔（ａ2）を検出可能であり、
測定装置が第１の間隔（ａ1）および第２の間隔（ａ2）により位置（ｘ）および速度（ｖ）の一方または両方を検出する、
位置（ｘ）および速度（ｖ）の一方または両方を検出する測定装置において、
第１の間隔（ａ1）および第２の間隔（ａ2）を検出するための走査ヘッド（４）が少なくとも２つの測定システム（２０Ａ，２０Ｂ）を有し、マーキングが磁石（２，３）または磁化可能な構成部分（２，３）として構成され、測定システムのそれぞれがセンサ装置（７）と測定棒（８）とを有し、センサ装置（７）が、測定棒（８）を通流しかつマーキングに固体伝搬音波を生じさせる電気パルス（９）を発生し、センサ装置（７）が固体伝搬音波の時間的到着を記録することを特徴とする測定装置。
【請求項２】
互いに間隔（ｌ1−ｌ9）をもって配置されたマーキング（２，３，２５）を有する実量器（１）と、走査ヘッド（４）とを備え、実量器（１）および走査ヘッド（４）が移動方向（５）に沿って相対的に移動可能に配置されている、位置（ｘ）および速度（ｖ）の一方または両方を検出する測定装置であって、
走査ヘッド（４）は、移動方向（５）において第１のマーキング（２）に対する走査ヘッドの第１の間隔（ａ1）および移動方向（５）において第２のマーキング（３）に対する走査ヘッドの第２の間隔（ａ2）を検出可能であり、
測定装置が第１の間隔（ａ1）および第２の間隔（ａ2）により位置（ｘ）および速度（ｖ）の一方または両方を検出する、
位置（ｘ）および速度（ｖ）の一方または両方を検出する測定装置において、
測定装置が、前々回求められた位置（ｘ1）から、前々回求められた位置（ｘ1）に属する求められた第１の間隔（ａ1'）および第２の間隔（ａ2'）の一方または両方と、前回求められた位置（ｘ2）に属する求められた第１の間隔（ａ1）および第２の間隔（ａ2）の一方または両方とにより、予想される位置（ｘ2*）を決定し、前回求められた位置（ｘ2）と予想される位置（ｘ2*）との不一致時に、誤って求められた位置（ｘ）および速度（ｖ）の一方または両方を認識するように構成されていることを特徴とする測定装置。
【請求項３】
互いに間隔（ｌ1−ｌ9）をもって配置されたマーキング（２，３，２５）を有する実量器（１）と、走査ヘッド（４）とを備え、実量器（１）および走査ヘッド（４）が移動方向（５）に沿って相対的に移動可能に配置されている、位置（ｘ）および速度（ｖ）の一方または両方を検出する測定装置であって、
走査ヘッド（４）は、移動方向（５）において第１のマーキング（２）に対する走査ヘッドの第１の間隔（ａ1）および移動方向（５）において第２のマーキング（３）に対する走査ヘッドの第２の間隔（ａ2）を検出可能であり、
測定装置が第１の間隔（ａ1）および第２の間隔（ａ2）により位置（ｘ）および速度（ｖ）の一方または両方を検出する、
位置（ｘ）および速度（ｖ）の一方または両方を検出する測定装置において、
第１の間隔（ａ1）および第２の間隔（ａ2）を検出するための走査ヘッド（４）が１つの測定システム（２０）を有し、マーキングが磁化可能な構成部分（２，３）として構成され、測定システム（２０）がセンサ装置（７）および測定棒（８）を有し、測定棒（８）は３つの相前後するマーキング（２，３）間の間隔と少なくとも同じ大きさである長さ（ｒ）を有し、センサ装置（７）が、測定棒（８）を通流しかつ少なくとも２つの相前後するマーキング（２，３）にそれぞれ固体伝搬音波を生じさせる電気パルス（９）を発生し、センサ装置（７）が両固体伝搬音波の時間的到着を記録し、
１つの測定システム（２０）が磁石（１０）を有し、磁石（１０）が磁石（１０）の直ぐ近くに位置決めされている単一または複数の磁化可能な構成部分（２，３）を磁化することを特徴とする測定装置。
【請求項４】
互いに間隔（ｌ1−ｌ9）をもって配置されたマーキング（２，３，２５）を有する実量器（１）と、走査ヘッド（４）とを備え、実量器（１）および走査ヘッド（４）が移動方向（５）に沿って相対的に移動可能に配置されている、位置（ｘ）および速度（ｖ）の一方または両方を検出する測定装置であって、
走査ヘッド（４）は、移動方向（５）において第１のマーキング（２）に対する走査ヘッドの第１の間隔（ａ1）および移動方向（５）において第２のマーキング（３）に対する走査ヘッドの第２の間隔（ａ2）を検出可能であり、
測定装置が第１の間隔（ａ1）および第２の間隔（ａ2）により位置（ｘ）および速度（ｖ）の一方または両方を検出する、
位置（ｘ）および速度（ｖ）の一方または両方を検出する測定装置において、
マーキングが反射マーキング（２）として構成され、走査ヘッド（４）が少なくとも３つの測定システム（２０Ａ，２０Ｂ）を有し、測定システム（２０Ａ，２０Ｂ）のそれぞれが、光（１３）を発生する光源（１１）と、コーディングに応じて光透過部および光不透過部を有するコードスケール（１４）と、検出器（１５）とを有し、光源（１１）、コードスケール（１４）および検出器（１５）は、コーディングに応じて光分布パターン（１６）が実量器（１９）上に投影され、マーキング（２）によって反射された光分布パターン部分（１７）が検出器（１５）において検出されるように配置されることを特徴とする測定装置。
【請求項５】
第１のマーキング（２）および第２のマーキング（３）が相前後して配置されていることを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載の測定装置。
【請求項６】
相前後するマーキングが互いに異なる間隔（ｌ1〜ｌ9）で配置され、２つの相前後するマーキング間のどの間隔（ｌ1〜ｌ9）も一回しか存在しないことを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載の測定装置。
【請求項７】
マーキングが等間隔に隔てられて配置されていることを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載の測定装置。
【請求項８】
コーディングがグレイコーディングとして構成されていることを特徴とする請求項４記載の測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置および／または速度を検出する測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術から、いわゆるスケールに基づく測定システムが知られている。例えば、増分測定システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。ＰＲＢＳトラックを持ちかつ付加的な増分トラックを持っているまたは持っていない絶対値測定システムの形でのスケールに基づいた測定システムが知られている（例えば、特許文献２および特許文献３参照）。
【０００３】
更に、平行コードトラックを有する絶対値測定システムとしてスケールに基づく測定システムが知られており（例えば、特許文献４参照）、また副尺トラックを有する測定システムが知られている（例えば、特許文献５参照）。
【０００４】
更に、例えば磁歪式測定システムのようないわゆる走行時間測定に基づく測定システムも知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００５】
更に、誘導式の長さ測定システムが知られている（例えば、特許文献６参照）。
【０００６】
スケールに基づく測定システムはいわゆる実量器を有し、実量器は、例えばリニア実量器の場合、相前後して間隔を置いてマーキングを取り付けられたバーからなる。この場合に、測定システムによって検出された位置および／または速度の精度は、バーにおけるそのために用意された位置にマーキングを配置し得る正確さに直接的に依存する。特に大きな実量器の場合に測定棒へのマーキングの高精度の配置は、あるいは回転運動の測定のための測定システムの場合に実量器の製作のための円板へのマーキングの高精度の配置は、非常に贅沢であって高コストである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】独国特許出願公開第２７２９６９７号明細書
【特許文献２】欧州特許第０１１６６３６号明細書
【特許文献３】独国特許第０５３０１７６号明細書
【特許文献４】米国特許第４６５４６３６号明細書
【特許文献５】国際特許出願公開第８９／１１０８０号明細書
【特許文献６】欧州特許出願公開第１１６４３５８号明細書
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】インターネットページ「ｗｗｗ．ｍｔｓｓｅｎｓｏｒ．ｄｅ／ｆｉｌｅｄｍｉｎ／ｍｅｄｉｅｎ／ｄｏｗｎｌｏａｄｓ／ｍｔs#ｍｅｓｓｐｒｉｎｚｉｐ．ｐｄｆ」において開示されているＭＴＳｓｅｎｓｏｒ社のリーフレットフォルダ「Ｍａｇｎｅｔｏｓｔｒｉｋｔｉｏｎ，Ｐｈｙｓｉｋａｌｉｓｃｈｅ  Ｇｒｕｎｄｌａｇｅｎ」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、移動可能な要素の位置および／または速度の高い検出精度を可能にする位置および／または速度を検出する測定装置を提供することにある。
【００１０】
そのようにして、逆の推論では、予め定められた達成すべき精度で、従来技術に比べて不正確に配置されたマーキングを使用できる測定装置が可能にされる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この課題は、本発明によれば、互いに間隔をもって配置されたマーキングを有する実量器と、走査ヘッドとを備え、実量器および走査ヘッドが移動方向に沿って相対的に移動可能に配置されている位置および／または速度（つまり位置および速度の一方または両方）を検出する測定装置であって、走査ヘッドは、移動方向において第１のマーキングに対する走査ヘッドの第１の間隔および移動方向において第２のマーキングに対する走査ヘッドの第２の間隔を検出可能であり、測定装置が第１の間隔および第２の間隔により位置および／または速度（つまり位置および速度の一方または両方）を検出する測定装置において、第１の間隔および第２の間隔を検出するための走査ヘッドが少なくとも２つの測定システムを有し、マーキングが磁石または磁化可能な構成部分として構成され、測定システムのそれぞれがセンサ装置と測定棒とを有し、センサ装置が、測定棒を通流しかつマーキングに固体伝搬音波を生じさせる電気パルスを発生し、センサ装置が固体伝搬音波の時間的到着を記録することによって解決される（請求項１）。
この課題は、本発明によれば、互いに間隔をもって配置されたマーキングを有する実量器と、走査ヘッドとを備え、実量器および走査ヘッドが移動方向に沿って相対的に移動可能に配置されている、位置および速度の一方または両方を検出する測定装置であって、走査ヘッドは、移動方向において第１のマーキングに対する走査ヘッドの第１の間隔および移動方向において第２のマーキングに対する走査ヘッドの第２の間隔を検出可能であり、測定装置が第１の間隔および第２の間隔により位置および速度の一方または両方を検出する、位置および速度の一方または両方を検出する測定装置において、測定装置が、前々回求められた位置から、前々回求められた位置に属する求められた第１の間隔および第２の間隔の一方または両方と、前回求められた位置に属する求められた第１の間隔および第２の間隔の一方または両方とにより、予想される位置を決定し、前回求められた位置と予想される位置との不一致時に、誤って求められた位置および速度の一方または両方を認識するように構成されていることによっても解決される（請求項２）。
この課題は、本発明によれば、互いに間隔をもって配置されたマーキングを有する実量器と、走査ヘッドとを備え、実量器および走査ヘッドが移動方向に沿って相対的に移動可能に配置されている、位置および速度の一方または両方を検出する測定装置であって、走査ヘッドは、移動方向において第１のマーキングに対する走査ヘッドの第１の間隔および移動方向において第２のマーキングに対する走査ヘッドの第２の間隔を検出可能であり、測定装置が第１の間隔および第２の間隔により位置および速度の一方または両方を検出する、位置および速度の一方または両方を検出する測定装置において、第１の間隔および第２の間隔を検出するための走査ヘッドが１つの測定システムを有し、マーキングが磁化可能な構成部分として構成され、測定システムがセンサ装置および測定棒を有し、測定棒は３つの相前後するマーキング間の間隔と少なくとも同じ大きさである長さを有し、センサ装置が、測定棒を通流しかつ少なくとも２つの相前後するマーキングにそれぞれ固体伝搬音波を生じさせる電気パルスを発生し、センサ装置が両固体伝搬音波の時間的到着を記録し、１つの測定システムが磁石を有し、磁石が磁石の直ぐ近くに位置決めされている単一または複数の磁化可能な構成部分を磁化することによっても解決される（請求項３）。
この課題は、本発明によれば、互いに間隔をもって配置されたマーキングを有する実量器と、走査ヘッドとを備え、実量器および走査ヘッドが移動方向に沿って相対的に移動可能に配置されている、位置および速度の一方または両方を検出する測定装置であって、走査ヘッドは、移動方向において第１のマーキングに対する走査ヘッドの第１の間隔および移動方向において第２のマーキングに対する走査ヘッドの第２の間隔を検出可能であり、測定装置が第１の間隔および第２の間隔により位置および速度の一方または両方を検出する、位置および速度の一方または両方を検出する測定装置において、マーキングが反射マーキングとして構成され、走査ヘッドが少なくとも３つの測定システムを有し、測定システムのそれぞれが、光を発生する光源と、コーディングに応じて光透過部および光不透過部を有するコードスケールと、検出器とを有し、光源、コードスケールおよび検出器は、コーディングに応じて光分布パターンが実量器上に投影され、マーキングによって反射された光分布パターン部分が検出器において検出されるように配置されることによっても解決される（請求項４）。
【００１２】
本発明の有利な実施態様は次の通りである。
・第１のマーキングおよび第２のマーキングが相前後して配置されている（請求項５）。
・相前後するマーキングが互いに異なる間隔で配置され、２つの相前後するマーキング間のどの間隔も一回限り存在する、すなわち一回しか存在しない（請求項６）。
・マーキングが等間隔に隔てられて配置されている（請求項７）。
・コーディングがグレイコーディングとして構成されている（請求項８）。
【００１３】
第１のマーキングおよび第２のマーキングが相前後して配置されていると有利であることが分かった。これによって、移動方向における走査ヘッドの寸法を小さくすることができる。
【００１４】
相前後するマーキングが互いに異なる間隔で配置され、２つの相前後するマーキングの間のどの間隔も一回限り存在すると有利であることが分かった。これによって、走査ヘッドに、実量器上における走査ヘッドの絶対位置を求めることが可能にされる。マーキングをこのように配置すると、マーキングはいわゆる絶対トラック（アブソリュートトラック）を形成する。
【００１５】
更に、マーキングが等間隔に隔てられて配置されていると有利であることが分かった。マーキングが等間隔でバー上に配置されている場合、マーキングを特に簡単にバー上に取り付けることができる。マーキングをこのように配置すると、マーキングはいわゆる増分トラック（インクリメンタルトラック）を形成する。
【００１６】
更に、第１の間隔および第２の間隔を検出するための走査ヘッドが１つの測定システムを有し、マーキングが磁石または磁化可能な構成部分として構成され、測定システムがセンサ装置および測定棒を有し、測定棒は３つの相前後するマーキング間の間隔と少なくとも同じ大きさである長さを有し、センサ装置が、測定棒を通流しかつ少なくとも２つの相前後するマーキングにそれぞれ固体伝搬音波を生じさせる電気パルスを発生し、センサ装置が両固体伝搬音波の時間的到着を記録すると有利であることが分かった。走行時間（移動時間）測定に基づく測定システムとスケールに基づく測定システムとの組み合わせによって特に簡単な技術構成が達成される。
【００１７】
更に、第１の間隔および第２の間隔を検出するための走査ヘッドが少なくとも２つの測定システムを有し、マーキングが磁石または磁化可能な構成部分として構成され、測定システムのそれぞれがセンサ装置と測定棒とを有し、センサ装置が、測定棒を通流しかつマーキングに固体伝搬音波を生じさせる電気パルスを発生し、センサ装置が固体伝搬音波の時間的到着を記録すると有利であることが分かった。走行時間測定に基づく測定システムとスケールに基づく測定システムとの組み合わせによって特に簡単な技術的構成が達成される。
【００１８】
更に、１つ測定システムまたは複数の測定システムが磁石を有し、磁石が磁石の直ぐ近くに位置決めされている単一または複数の磁化可能な構成部分を磁化すると有利であることが分かった。これによって、必要とされる磁石の個数を著しく低減することができる。更に、実量器がもはや磁石を持つ必要がない。
【００１９】
更に、マーキングが反射マーキングとして構成され、走査ヘッドが少なくとも３つの測定システムを有し、測定システムのそれぞれが、光を発生する光源と、コーディングに応じて光透過部および光不透過部を有するコードスケールと、検出器とを有し、光源、コードスケールおよび検出器は、コーディングに応じて光分布パターンが実量器上に投影され、光分布パターンの、マーキングによって反射された部分が検出器において検出されるように配置されていると有利であることが分かった。このような測定システムは、高い精度でマーキングの位置を検出することができるという利点を有する。
【００２０】
更に、コーディングがグレイコーディングとして構成されていると有利であることが分かった。グレイコーディングの場合には隣接するコードワードが１ビットだけ相違するので、両コードワード間の移行範囲において隣接する両コードワードの一方が常に読み取られる。これによって、位置および／または速度の特に確実な検出が可能にされる。
【００２１】
更に、測定装置が、前々回求められた位置から、前々回求められた位置に属する求められた第１の間隔および／または第２の間隔と、前回求められた位置に属する求められた第１の間隔および／または第２の間隔とにより、予想される位置を決定し、前回求められた位置と予想される位置との不一致時に、誤って求められた位置および／または速度を認識するように構成されているならば有利であることが分かった。これによって、例えば測定装置の故障に由来する誤って求められた位置および／または速度の信頼性の高い認識が可能にされる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は本発明の原理の概略図である。
【図２】図２は本発明の第１の実施例を示す概略図である。
【図３】図３は走査ヘッドの他の実施例を示す概略図である。
【図４】図４は光走査に基づく測定システムを有する本発明の第２の実施例を示す概略図である。
【図５】図５はコードスケールにしたがって発生された光分布パターンを示す概略図である。
【図６】図６は３つの測定システムを有する走査ヘッドを備える本発明の構成例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の幾つかの実施例が図面に示され、以下において更に詳細に説明されている。
【００２４】
図１には本発明の動作原理が概略図で示されている。バー１９にはマーキングが互いに異なる間隔で取り付けられ、図の見易さために第１のマーキング２、第２のマーキング３および第３のマーキング２５のみに符号が付されている。第１のマーキング２および第２のマーキング３は相前後している。より正確に表現するならば、第１のマーキング２および第２のマーキング３は直接的に相前後して配置されている。
【００２５】
個々のマーキングは相互に全て異なる間隔ｌ1〜ｌ9を有する。バー１９は、このバー１９に取り付けられたマーキングと一緒に実量器１を構成している。実施例では実量器１はいわゆる直線実量器として構成されているが、しかしながら実量器１は回転実量器として構成されもよい。回転実量器の場合にはバー１９が相応の円板に置き換えられ、円板の縁部にマーキングが相応に互いに隔てられて取り付けられる。図１に示された実量器の場合、各間隔ｌ1〜ｌ9（ｌi，ｉ＝１．．．９）は一回限り存在する。すなわち、全ての間隔ｌ1〜ｌ9は異なった大きさを有する。
【００２６】
本発明による測定装置は、実量器１のほかに走査ヘッド４を有する。この走査ヘッド４はバー１９に対して平行に延びる移動方向５に沿って移動する。走査ヘッド４は、この実施例では、位置ｘおよび／または速度ｖを本発明による測定装置により検出されるべきである移動可能な要素２６に結合されている。図１には移動可能な要素２６が概略的に破線で示されている。移動可能な要素２６は、例えば工作機械の工作物送り台として存在し、これには走査ヘッド４が取り付けられているのに対して、実量器１は位置固定で、例えば工作機械の機械基部に取り付けられている。もちろん、走査ヘッド４が位置固定で取り付けられ、これに対して実量器１が移動可能な要素と一緒に移動するようにしてもよい。移動方向５は、図１に示されているように必ずしも直線である必要はなく、例えば回転実量器（マーキングが取り付けられた円板）の場合つまり移動可能な要素が回転運動する場合には円形に延在してもよい。この場合に実量器は、例えば、回転位置および回転速度を本発明による測定装置によって検出されるべきであるモータ回転軸に結合されている。回転速度は回転周波数の形で存在してもよい。それゆえ、検出すべき位置および／または速度は回転位置および／または回転速度として存在してもよい。
【００２７】
本発明によれば、走査ヘッド４により、好ましくは走査ヘッド４の基準点６に関して、移動方向５において第１のマーキング２に対する走査ヘッド４の第１の間隔ａ1および移動方向５において第２のマーキング３に対する走査ヘッド４の第２の間隔ａ2が検出される。第１のマーキング２および第２のマーキング３はバー１９上に相前後して配置されている。走査ヘッド４の基準点６の位置は任意に規定することができる。第１の間隔ａ1および第２の間隔ａ2の検出は固定の時間基準で行なわれると好ましい。走査ヘッド４は同時に第１の間隔ａ1および第２の間隔ａ2を検出する。第１の間隔および第２の間隔を検出するための走査ヘッド４は少なくとも１つの測定システム２０を有する。
【００２８】
第１の間隔ａ1および第２の間隔ａ2の和ａ1＋ａ2から、異なる間隔ｌ1〜ｌ9に基づいて先ず、どのマーキングの間に走査ヘッド４がちょうど存在しているかが求められる。図１によって描写された例では、ｌ3＝ａ1＋ａ2なる関係に基づいて、走査ヘッド４がちょうど第１のマーキング２と第２のマーキング３との間に存在することを求めることができる。なぜならば、第１のマーキング２と第２のマーキング３とが互いにまさに正確に間隔ｌ3を有し、そのほかには、相互に間隔ｌ3を有する２つの相前後するマーキング間の間隔が存在しないからである。
【００２９】
第１の間隔ａ1および第２の間隔ａ2の評価が走査ヘッド４の正確な位置ｘの決定をもたらす。すなわち、間隔ｌ3内において基準点６を正確に表す。第１のマーキング２と第２のマーキング３との位置は既知であるので、例えば第１のマーキング２の既知の位置にａ1を加算することによって基準点６の位置を求めることができる。更に、しかし基準点６は、第２のマーキング３の既知の位置から第２の間隔ａ2を減算することによっても求めることができる。つまり、走査ヘッド４の現在位置を決定するために、したがって移動可能な要素の現在位置を決定するために、常に同時に２つの位置値が使用される。第１のマーキング２および第２のマーキング３が或る不正確さでもってバー１９に取り付けられているならば、例えば僅かに左または右にずらされているならば、そのようにして見出された両位置値は例えば平均化によって改善される。すなわち、移動可能な要素の位置は、第１のマーキング２の既知の位置に第１の間隔ａ1を加算することによって生じる位置値と第２のマーキング３の既知の位置から第２の間隔ａ2を減算することによって生じる位置値との間の算術平均値の形成によって得られる。
【００３０】
移動可能な要素の速度を本発明によりとりわけ正確に検出することができる。なぜならば、２つの相前後して検出された位置ｘ1，ｘ2間の位置差ｘ2−ｘ1は速度ｖ＝（ｘ2−ｘ1）／Δｔ（Δｔ：両位置通過時の時間差）を検出するために必要であるが、この位置差ｘ2−ｘ1の精度は検出された第１の間隔ａ1および検出された第２の間隔ａ2の測定精度によってしか左右されないからである。したがって、第１のマーキング２および第２のマーキング３の位置は、移動可能な要素の速度の検出時にもはや重要ではない（それらは速度ｖの計算時に数学的にカットされる）。すなわち、それらは速度を検出するのために必ずしも必要とされず、したがって、バー１９へ不正確に取り付けられたマーキング、従って不正確な実量器が、検出される速度の精度に不都合な影響を及ぼさない。これは、走査ヘッド４が、２つの相前後する間隔検出時点の間において、２つの特定のマーキング間の範囲から隣接する範囲へ移る場合にも当てはまる。
【００３１】
したがって、特に速度検出時に、本発明による測定装置において検出された速度精度は、走査ヘッドの基準点６に関する第１の間隔および第２の間隔をどれほど正確に検出することができるかのみに依存し、バー１９にマーキングを配置する精度にはもはや依存しない。
【００３２】
移動可能な要素の位置ｘおよび／または速度ｖを上述の如く検出するために、測定装置は評価ユニット２４を有し、評価ユニット２４は両間隔ａ1，ａ2を読み取り、それから上述のように位置ｘおよび／または速度ｖを求め出力する。評価ユニット２４は、図１に示すように、走査ヘッド４の外側において実現されていてもよいし、あるいは走査ヘッド４の構成部分であってもよい。
【００３３】
図１による実施例において、走査ヘッド４の基準点６の位置ｘは、２つの相前後するマーキング間の間隔ａ1，ａ2を検出することによって求められる。位置ｘおよび／または速度ｖの精度が更に改善されるべきである場合、なおも付加的に、好ましくは続けて配置されている第３のマーキング２５またはなおも好ましくは続けて配置されたマーキングに対する基準点６の間隔が検出されるとよい。走査ヘッド４は、このためにこのケースでは次のように構成されていなければならない。すなわち、例えば評価のために第３のマーキング２５に対する基準点６の間隔が検出されるべきである場合に、走査ヘッド４が第１のマーキング２および第２のマーキング３のほかに第３のマーキング２５を同時に検出することができるように構成されていなければならない。第１の間隔ａ1および第２の間隔ａ2を検出するために、走査ヘッド４は少なくとも１つの測定システム２０を有する。
【００３４】
図２には、第１の間隔ａ1および第２の間隔ａ2を検出するための測定システム２０の第１の構成例が概略的に示されている。測定システムは磁歪式測定システムとして実現されている。測定システムはセンサ装置７およびセンサ装置７に配置された測定棒８を有する。センサ装置７は固定のタイミングパターンで電気パルス９を発生し、電気パルス９は測定棒８を電流パルスとして通流する。実量器１はバー１９によって構成され、バー１９には図１にしたがってマーキングが互いに隔てられて取り付けられている。マーキングは、図２による実施形態の場合、磁石、特に永久磁石として構成されている。図２には、相互間隔ｌ3を有する第１のマーキング２および第２のマーキング３が示されている。更に、マーキング２の左側に他のマーキングが示されている。図の見易さのためにマーキング３の右側には他のマーキングがもはや示されていない。図２に示された３つのマーキングは相前後して続いている。磁石はそれぞれの位置において磁界を発生し、磁界がそれぞれの位置において測定棒８を局所的に検出する。第１のマーキング２および第３のマーキング３の位置において、電気パルス９によって運ばれる磁界が機械的なねじれを発生し、このねじれが測定棒８内にいわゆる固体伝搬音波を発生し、この音波がセンサ装置７に戻る。電気パルスが第１のマーキング２および第２のマーキング３に到達するために必要とする時間を無視すると、第１の間隔ａ1は
ａ1＝Ｇ・Δｔ1
となり、そして第２の間隔ａ2は
ａ2＝Ｇ・Δｔ2
となる。Ｇは固体伝搬音波の速度である。すなわち、固体伝搬音波がそれぞれの永久磁石の位置からセンサ装置７へ戻るためにそれぞれ必要とする時間Δｔ1，Δｔ2から、第１の間隔ａ1および第２の間隔ａ2を算出することができる。それぞれの時間Δｔ1，Δｔ2は、それぞれのパルスの発生とセンサ装置７におけるそれぞれのパルスの記録との間の時間であり、基準点６はセンサ装置７の始端に置かれるとよい。各電気パルスはそのようにして２つの固体伝搬音波を発生し、固体伝搬音波により基準点６に対する第１の間隔ａ1および第２の間隔ａ2が検出される。図２において右側には本発明による走査ヘッドおよび実量器１の断面図が示されている。走査ヘッドは移動方向５の方向に移動する。
【００３５】
したがって、本発明による測定装置の場合には、実現のために、スケールに基づく測定システムが、例えば磁歪式測定システムのような走行時間（移動時間）に基づく測定システムと組み合わされる。
【００３６】
センサ装置７が１つの電気パルスによっても第１の間隔ａ1も第２の間隔ａ2も測定することができるようにするために、測定棒８は、３つの相前後するマーキング間の間隔と少なくとも同じ大きさを有する長さｒを持たなければならない。しかもマーキング間の間隔が図１に示されたように異なっている場合、測定棒８の長さｒは３つの相前後するマーキング間の最大間隔と少なくとも同じ大きさでなければならない。それによって、測定棒が走査ヘッド４のどの位置においても少なくとも２つのマーキングを覆うことが保証される。
【００３７】
図３には、図２に示して上記において説明したのと同様の磁歪式測定システムの他の構成形態が開示されている。図３に示されている実施形態の基本構造は図２に示された前述の実施形態に実質的に一致している。したがって、同じ要素には図２と同じ符号が付されている。主たる相違は、図３による実施形態においてマーキングが磁石として構成されているのではなく、例えば磁化されていない鉄片のような磁化可能な構成部分（μrel＞１）として構成されていることにある。図３による実施例において、走査ヘッド４は、好ましくは永久磁石として構成されている磁石１０を有する。マーキングを成す磁化可能な構成部分上を走査ヘッドが滑走するように通過する際に、ちょうど磁石１０の直ぐ近くに位置決めされた磁化可能な構成部分が一時的に磁化されるので、一時的にまたもやマーキングとしての既に図２に示された磁石が生じる。図３には、今回は磁化可能な構成部分として構成された第１のマーキング２と、第２のマーキング３と、これらのマーキングの左側に配置されたマーキングとが示されている。磁化可能な構成部分は、そのようにして、磁石１０の磁界をマーキングの位置で的確に測定棒８内に導入するいわば磁気伝導要素として役立つ。
【００３８】
図２および図３において右側にそれぞれ断面図が示されている。
【００３９】
単一の上述の磁歪式測定システムの代わりに、走査ヘッド４は複数の磁歪式測定システムを有することもできる。この場合に、例えば第１の磁歪式測定システムが第１の間隔ａ1の検出に使用され、第２の磁歪式測定システムが第２の間隔ａ2の検出に使用される。磁歪式測定システムのそれぞれの測定棒８は、３つの相前後するマーキング間の間隔と少なくとも同じ大きさである長さを有する必要がない。
【００４０】
図４には、走査ヘッド４の他の構成が概略断面図で示されている。測定システムはこの構成では光学的測定システムとして構成されている。走査ヘッドは、図４による実施例において移動方向５に沿って移動し、すなわち図４による表示において紙面の中へ入るか、または紙面から出て来る方向に移動する。測定システムは、光源１１、第１の管アレイ１２、第２の管アレイ１８、検出器１５ならびにコードスケール１４を有する。
【００４１】
光源１から発生された光１３は、第１の管アレイ１２により、コードスケール１４に光１３がなおも移動方向に対して直角に入射するように案内される。コードスケール１４は、光透過部と光不透過部とから構成され、したがって光１３を部分的にのみ通過させる。図５において左側にコードスケール１４が平面図で示されている。光透過部は白く、光不透過部は黒く示されている。光透過部および光不透過部の配置がコーディングを表す。コードスケール１４のコーディングに応じて、すなわちコードスケール１４の光透過部および光不透過部の配置に応じて実量器１上に光分布パターン１６が投影され、光分布パターン１６が図５の中央の図に示されている。実量器１はこの実施例では平らなバー１９として構成されている。このバー１９の上には、光反射マーキングが幅の狭い条帯の形で、図１に対して説明したように互いに異なる間隔にて取り付けられている。図５における中央の図には第１のマーキング２が示されている。しかして、光分布パターンの、第１のマーキング２によって反射された部分が検出器１５によって検出される。場合によっては、散乱光を除去するために、検出器１５の前に平行光のみを通す第２の管アレイ１８（図４参照）を接続するとよい。検出器１５は図５における右側の図に示されている。検出器１５によって、光分布パターン１６の反射された部分１７が検出される。検出器１５は、入射する光強度をいわば積分する条帯状の個別検出器２２から構成されているとよい。図５における左側の図において、コードスケール１４が水平領域２３を有することが分かる。図の見易さのために水平領域の一部にしか符号が付されていない。水平領域２３は、コードスケールの使用されたコーディングにしたがってコードワードを構成する。反射するマーキング２によって、図示の例では、厳密に１つの単独のコードワードが検出器１５に導かれ、そこで検出器１５によって読み取られる。
【００４２】
しかし、一般にはしばしば２つの隣接するコードワードからなる混合が生じる。この理由から、隣接コードワードが１ビットだけ異なっているいわゆるグレイコーディングが有利であるので、移行範囲において結局は、隣接している両コードワードの一方が常に読み取られる。グレイコーディングは当業者に一般的に知られている。
【００４３】
上述の光学的測定システムは、ただ常に、移動過程においてちょうど測定システムの直ぐ近くに存在する個別マーキングによって反射された光分布パターン部分が検出器１５によって検出される場合に上述のように動作する。したがって、各測定システムは、この測定システムが存在し得る２つの相前後するマーキングの最短間隔よりも常に短くなければならない。したがって、またもや、測定システムがちょうどマーキング上に存在するのではなく、２つの相前後するマーキング間に存在する走査ヘッド位置も可能である。したがって、走査ヘッドは少なくとも３つの上述の光学的測定システムを持たなければならず、１つの測定システムが第１の間隔ａ1の検出に用いられ、１つの他の測定システムが第２の間隔ａ2の検出に用いられる。
【００４４】
図６には、実施例の枠内において、実量器１の好ましくは等しい部分長ｌuを検出する３つの光学式の測定システム２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃを有する走査ヘッド４が概略図で示されている。測定システム２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの検出範囲がそれぞれ小さな部分で重複するので、それらは全体として実量器１の長さｌnu＜ｎ・ｌuを検出する。ただし、ｎは測定システムの個数であり、したがって実施例において３である。
ｌu＜ｍｉｎ（ｌi）＜ｍａｘ（ｌi＋ｌi+1）＜ｌnu＜ｎ・ｌu
ｌi：マーキング間の間隔
なる条件が満たされているならば、走査ヘッド４のどの位置においても、少なくとも２つの測定システムを位置決定のために使用することができる。ここで言及しておくに、図６による表示は概略図にすぎないので、図６における個々の要素の表示寸法は上述の関係を場合によっては常に満たしているとは限らない。
【００４５】
寸法-ｂ1，-ｂ2，ｂ3（ｂ1＜０，ｂ2＜０，ｂ3＞０）が既知であることを前提とすることができる。なぜならば、それらは走査ヘッドの既知のジオメトリから得られるからである。図示の例において、測定システム２０Ａ，２０Ｃはそれぞれ１つのマーキングを検出し、測定量ｍ1，ｍ3が得られる。第１の間隔ａ1および第２の間隔ａ2は
ａ1＝-ｂ1−ｍ1
ａ2＝ｂ3＋ｍ3
なる関係から得られる。
【００４６】
マーキングが３つの測定システムの他の２つのもとにある場合には、当然考えつくやり方で相応の関係を定めることができる。
【００４７】
ここで言及しておくに、直ぐ次のマーキングに対する間隔が関係する基準点６は、走査ヘッド４に沿った任意の位置に選定可能である。走査ヘッド４において基準点の選定された位置に応じて、第１の間隔ａ1および第２の間隔ａ2を検出するための上記数学的関係が調整されなければならない。実施例において走査ヘッド４が第１の間隔ａ1および第２の間隔ａ2を出力量として出力する。しかし代替として走査ヘッドが測定量ｍ1，ｍ3を出力し、測定量ｍ1，ｍ3からの第１の間隔ａ1および第２の間隔ａ2の上記計算が評価ユニット２４において行なわれてもよい。
【００４８】
更に、ここで言及しておくに、もちろん実量器１は、全てのマーキングが互いに等しい間隔を有するように構成されていてもよい。しかしながら、このケースでは一般的に等間隔のマーキングを使用する場合に実量器の代わりに基準点が必要であり、測定装置は絶対位置の検出が望まれる場合に基準点を絶対位置の基準とすることができる。しかしながら、しばしば速度の検出のみも必要であるので、不等間隔のマーキングを断念することができる。したがって、マーキングは全て互いに等しい間隔を有する。
【００４９】
しかしながら、原理的に、本発明では、例えば平行トラックおよび平行増分トラックを有する絶対スケールあるいは付加的な増分トラックを持つか持たないいわゆるＰＲＢＳ実量器のような、測定装置において公知の他の実量器を使用することもできる。ＰＲＢＳトラックの反射部分は、測定システムの通常使用される長さに応じて延在し、測定システムにおいてはスケールが実量器の一部として使用され、ＰＲＢＳトラックの個別検出器が条帯状でなく、図５の右側に示されているように移動方向に対して直角方向ではなく、移動方向に配置されている。増分トラックには、例えば厳密に１つの個別検出器が付設され、この個別検出器は移動方向に半分の増分にわたって延在している。
【００５０】
更に、ここで言及しておくに、測定システムを光学式の列カメラまたはこの列カメラに対する非光学式の類似物を使用することも考えられ得る。このような非光学式の類似物は、例えば誘導式（例えば、ＡＭＯＳＩＮ（登録商標）測定原理に相当、欧州特許出願公開第１１６４３５８号参照）または磁気式（例えば、歯車センサ原理に相当）にて動作する。
【００５１】
駆動装置を制御および調節する際、位置値は大抵は固定の時間基準（例えば、全て１２５μｓｅｃ）にて測定装置から出力される。この場合にしばしば、測定装置によって２つの互いに独立に求められる位置値が要求されるという意味において、測定装置にも高度の安全性が要求され、２つの位置値は引続いて、例えば一致に関して検査される。この要求は、本発明による測定装置により次のようにして満たされ、評価が実施例において図１による評価ユニット２４において行なわれる。
【００５２】
まず前々回に求められた位置ｘ1（前々回位置値）から、
ｘ2*＝ｘ1＋ａ1−ａ1’
なる関係にしたがって予想される位置ｘ2*が算出される。ただし、ａ1’は前々回求められた位置ｘ1を求めるために測定された第１の間隔であり、ａ1は前回求められた位置ｘ2（前回すなわち現在求められた位置値）を求めるために測定された第１の間隔である。
【００５３】
引続いて、予想される位置ｘ2*が前回求められた位置値ｘ2と比較され、不一致（すなわち、大きさ（ｘ2−ｘ2*）＞予め設定された限界値）の場合に、誤って求められた位置であることが認識され、評価ユニット２４からエラー信号Ｆが出力される。
【００５４】
第１の間隔ａ1’，ａ1の代わりに、同様に（下記関係参照）、予想される位置ｘ2*を、対応する第２の間隔ａ2’，ａ2から決定することができる。ただし、ａ2’は前々回求められた位置ｘ1を求めるために測定された第２の間隔であり、ａ2は前回求められた位置ｘ2（前回すなわち現在求められた位置値）を求めるために測定された第２の間隔である。
ｘ2*＝ｘ1＋ａ2−ａ2’
【００５５】
しかしながら、予想される位置ｘ2*の決定のために、例えば量ｘ1，ａ1’，ａ1，ａ2’，ａ2の全てまたは一部分を使用して、例えば平均値形成により予想される位置ｘ2*を決定するという複雑な方法も相応に考えられ得る。
【００５６】
更にここで言及しておくに、評価ユニット２４は、なおも走査ヘッド内および／または実量器上における不正確さを補償するための補償アルゴリズムを含むことができる。補償アルゴリズムのためのパラメータが、例えば予め暫定的に配置された特別に正確な実量器によりおよび／または動作中に求められるとよい（例えば、それぞれ求められた間隔ａ1，ａ2に基づくｌiの値の正確な決定）。
【符号の説明】
【００５７】
１                実量器
２                第１のマーキング
３                第２のマーキング
４                走査ヘッド
５                移動方向
６                走査ヘッドの基準点
７                センサ装置
８                測定棒
９                電気パルス
１０              磁石
１１              光源
１２              第１の管アレイ
１３              光
１４              コードスケール
１５              検出器
１６              光分布パターン
１７              反射された部分
１８              第２の管アレイ
１９              バー
２０              測定システム
２０Ａ，Ｂ，Ｃ    測定システム
２２              個別検出器
２３              水平領域
２４              評価ユニット
２５              第３のマーキング
２６              移動可能な要素
ａ1              第１の間隔
ａ2              第２の間隔
ｌ1〜ｌ9        マーキングの間隔
ｘ                位置
ｖ                速度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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